双层楔形飞板爆炸反应装甲干扰聚能射流的数值模拟

为得到干扰聚能射流能力更好的爆炸反应装甲,在经典爆炸反应装甲的基础上,设计了一种双层楔形飞板爆炸反应装甲。利用ANSYS/LSDYNA-3D仿真软件对3种不同方案进行了模拟计算,分别对各方案中飞板飞行形态、逃逸射流特性、射流的动能变化以及聚能射流对靶板的侵彻深度进行了分析。结果表明:夹层炸药引爆后,楔形飞板在向外飞出的同时具有一定的旋转特征,合理的摆放结构能够增大飞板与射流的作用面积;聚能射流在穿过反应装甲后,动能急剧下降,穿深能力降低,方案二聚能射流侵彻深度最浅,方案三次之,方案一最深,表明方案二具有良好的防护效果。对楔形飞板的研究丰富了爆炸反应装甲的结构设计,为反应装甲的进一步研究提供了理论参考。     

多层变角度反应装甲对聚能射流的干扰作用

基于爆炸式反应装甲与聚能射流的作用机理,致力于设计出对聚能射流干扰能力更强的新型结构的反应装甲,即多层变角度反应装甲。基于ANSYS/LS-DYNA软件,采用数值模拟的方法分析了不同结构的反应装甲对聚能射流的干扰作用,对比了不同夹角的多层变角度反应装甲对聚能射流的干扰作用,以聚能射流在后效板上留下的侵彻痕迹的尺寸为判定不同夹角的多层变角度反应装甲对聚能射流干扰作用的依据。对比分析结果表明:多层变角度反应装甲对聚能射流的干扰作用明显优于V形反应装甲,多层变角度反应装甲中平板装药之间的夹角α=22°时最有利于提高其对聚能射流的干扰能力。     

弹着点位置对V形反应装甲干扰射流的影响

为了研究V形反应装甲中线上不同弹着点位置对射流干扰的影响,利用三维有限元程序(LS-DYNA)对V形反应装甲靶板的射流侵彻过程进行模拟,并通过实验进行对比分析。结果表明,数值模拟结果与实验结果符合较好。弹着点不同时,V形反应装甲靶板对射流的干扰效果有明显差别,并且随着弹着点与底端距离的增大,射流在后效靶板上的侵彻深度呈先减小后增大的趋势;当弹着点距顶端6.25倍射流直径时,射流在后效靶板上的侵彻深度最小,该点的防护能力最优;顶端的防护能力优于底端。     

楔形装药对射流干扰的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA模拟了楔形装药和平板装药对射流的干扰过程,分析了不同楔形角度和装药量对射流的头部速度以及偏转角、杵体速度等数据的影响,并与平板装药的模拟结果对比。结果表明:楔形装甲对射流头部的干扰作用与平板装药相同,但对射流杵体的干扰不同。楔形平板的运动是由板平动和转动组成的二维运动;当楔形角度为正时,楔形装药对射流切割效果较平板装药好,可使射流头部偏转增大,速度减缓,杵体速度减缓,且这种效果随着楔形角度的增加而增加;此外,楔形角度确定后,随着楔形装药量的提高,侵彻位置向楔形上端偏移,接触靶板时间滞后,杵体断裂时间提前,板旋转减弱。     

着靶点位置对双层楔形装药反应装甲干扰射流的影响

为了研究双层楔形装药反应装甲中线上不同着靶点位置对射流干扰的影响,利用模拟仿真软件LSDYNA-3D对其干扰射流的能力进行评估,分别对侵彻过程中飞板的运动状态、杵体断裂情况和接触后效靶板的瞬时速度、侵彻靶板的深度和开坑等进行分析,并通过试验进行对比分析。研究发现:着靶点在双层楔形装药反应装甲中线顶端区域时,受边界效应影响严重,双层楔形装药反应装甲干扰射流作用不明显,杵体在接触靶板前未断裂,致使靶板被击穿;着靶点在160mm处时,射流侵彻双层楔形装药反应装甲后,杵体断裂时间最早,且被切割成多段并发生明显位移,杵体接触靶板瞬时速度最低,在后效靶板上的侵彻深度最小,抗侵彻效果优于传统双层平板装药。模拟计算与试验测量结果最大误差不超过10%,符合较好。     

双层楔形装药ERA干扰聚能射流的数值模拟

在现有双层平板装药结构爆炸反应装甲(ERA)的基础上,设计了4种双层楔形装药ERA,利用模拟仿真软件LS-DYNA 3D对其干扰射流的能力进行评估,分别对侵彻过程中平板运动状态、射流头部的速度变化及偏转程度、杵体断裂情况、侵彻靶板的深度及分布等进行分析,以选出最优方案。对比发现:方案3聚能射流速度下降最快,侵彻深度最浅且分布均匀,拥有最好的防护性能;方案4次之;方案1较方案4差些;方案2最差。且方案3和方案4中出现类似于爆炸焊接原理形成的复合飞板层。合理使用楔形装药可以使射流切割更加均匀,增强坦克的防护性能,为以后在装药结构上的探索提供了理论依据。     

孔结构金属装甲抗弹能力的数值模拟

采用数值模拟方法研究了高速弹体冲击下孔结构金属装甲的抗弹能力,系统讨论了弹体冲击速度、入射角、弹着点、孔径、孔间距等因素对抗弹能力的影响。结果表明,在弹道极限速度附近,随着弹体冲击速度的增加,弹着点效应逐渐变得不明显;弹体垂直入射不对称弹着点时会出现明显偏转,而倾斜入射时即使在对称弹着点上也会出现明显的偏转现象;当弹体入射角度大于45°时,弹体剩余速度和侵彻深度出现较明显的下降,当入射角度大于65°时,出现弹跳现象。     

装甲结构对被动电磁装甲防护射流性能的影响

为了实现被动电磁装甲对射流产生更加充分的破坏作用,减小装甲结构设计对射流参数的依赖性,提出了多层板结构被动电磁装甲。通过对多层板装甲等效电路的分析可知,在射流电阻占系统电阻主导的情况下,随着装甲板层数的增加,通过射流和装甲板的脉冲电流将大大提高。同时对多层装甲板电感计算可知,多层装甲板能够有效减小系统电感。通过对射流在多层装甲板间运动规律的分析,建立了脉冲电流对射流作用的数学模型,通过数值计算可知多层装甲板结构能有效减小射流头部和尾部的有效侵彻长度,并增加脉冲电流对射流的作用时间。     

装甲结构对被动电磁装甲防护射流性能的影响

为了实现被动电磁装甲对射流产生更加充分的破坏作用,减小装甲结构设计对射流参数的依赖性,提出了多层板结构被动电磁装甲。通过对多层板装甲等效电路的分析可知,在射流电阻占系统电阻主导的情况下,随着装甲板层数的增加,通过射流和装甲板的脉冲电流将大大提高。同时对多层装甲板电感计算可知,多层装甲板能够有效减小系统电感。通过对射流在多层装甲板间运动规律的分析,建立了脉冲电流对射流作用的数学模型,通过数值计算可知多层装甲板结构能有效减小射流头部和尾部的有效侵彻长度,并增加脉冲电流对射流的作用时间。     

欠膨胀氢气射流激波结构数值模拟研究

本文利用数值模拟的方法研究了高压氢气泄漏所产生的欠膨胀氢气射流的激波结构。采用二维轴对称几何模型,分别模拟了不同压力比下,出口直径为1 mm的氢气射流。模拟得到了不同压力比下激波结构的形态和特征尺寸,包括马赫盘的位置、直径和边界层的厚度等。通过计算结果与实验测量的比较表明,当泄漏源压力小于3 MPa时,数值模拟不能够得到实验中观测到的典型激波结构;而当泄漏源压力达到3 MPa及以上时,数值模拟就可以成功地计算欠膨胀射流的激波结构.此外,模拟还得到了沿射流中心线的气流马赫数、压力和温度等一系列气流参数。     

超声速等离子体射流的数值模拟

基于可压缩的全Naiver-Stokes方程，利用PHOENICS程序对由会聚 辐射阳极形状等离子体炬产生的超声速等离子体射流进行了数值模拟.考虑了等离子体的黏性、可压缩性以及变物性对等离子体射流特性影响.研究了超声速等离子体射流的流场结构特性以及不同环境压力对等离子体射流产生激波结构的影响.结果表明，超声速等离子体射流在喷口附近形成的周期性激波结构是其和环境气体相互作用的结果. 关键词： 等离子体炬 超声速等离子体射流 PHOENICS     

爆炸反应装甲防护包络的数值仿真

为了得到爆炸反应装甲的防护包络(即爆炸反应装甲与射流的接触面上不同弹着点处的抗弹性能),应用三维有限元分析软件LS-DYNA,对弹着点处于不同位置时反应装甲的抗弹性能进行数值仿真,并开展对比实验。结果表明,仿真结果与实验结果吻合较好。不同弹着点处的抗弹性能存在较大差异,抗弹性能最优区并非反应装甲的对称中心或其附近区域,而是距反应装甲底端22.7倍及46.9倍射流直径处;反应装甲的有效抗弹区域约占65.8%,有效抗弹区内的抗弹性能较边界区提高约37.5%,反应装甲下部的防护效能较上部好。     

旋转射流冷却数值模拟研究

使用 ANSYS FLUENT 软件和 RNG k-ε 湍流模型分别研究了十字形、内十字形和花形结构的螺旋喷 嘴内部流动特性和耦合面换热特性。模拟结果研究表明,螺旋角 θ 越小喷嘴出口速度越高,喷出的水流更集中, 水流运动轨迹越清晰且规律越明显。同一工况下,θ=30°的花形喷嘴的换热效率和换热均匀性均优于其余两种喷嘴的值;耦合面努塞尔数 Nu 最大值会随着雷诺数 Re 不断增加而逐渐远离射流中心处(r/d_j=0,d_j 为喷嘴当量直径); 随着靶距 H 逐渐增大,Nu 逐渐减小,旋流效果逐渐减弱。当 H=2d_j、4d_j 时,Nu 最大值位于 r/d_j=1 处;当 H=6d_j 时,Nu 最大值位于射流中心处。     

运动状态下聚能战斗部侵彻披挂反应装甲靶板的数值模拟

运用LS-DYNA有限元程序模拟了不同横向飞行速度(150、200、300、400、500m/s)和侵彻角度(30°、45°、60°)情况下聚能战斗部对披挂反应装甲后效靶板的侵彻过程,讨论了射流所受干扰情况及其对后效靶板的侵彻结果。研究结果表明:当侵彻角度一定时,射流对靶板表面的切割长度随速度的增大而增大,且在侵彻角度为30°时增大速率最快;但射流侵彻深度随速度的增大而减小,且在侵彻角度为60°时减小速率最慢。当飞行速度一定时,射流对靶板表面的切割长度和侵彻深度均随侵彻角度的增大而减小,且表面切割长度降幅随速度的增大呈先增大后减小的趋势,在速度为300m/s时,降幅最大,为59.6%;而侵彻深度降幅随速度的增大呈先减小后增大的趋势,在速度为350m/s时,降幅最小,为39.3%。最后通过理论方法分析了数值模拟结果,论证了数值模拟方法的正确性。     

孔结构金属装甲抗弹能力的数值模拟北大核心CSCD

采用数值模拟方法研究了高速弹体冲击下孔结构金属装甲的抗弹能力,系统讨论了弹体冲击速度、入射角、弹着点、孔径、孔间距等因素对抗弹能力的影响。结果表明,在弹道极限速度附近,随着弹体冲击速度的增加,弹着点效应逐渐变得不明显;弹体垂直入射不对称弹着点时会出现明显偏转,而倾斜入射时即使在对称弹着点上也会出现明显的偏转现象;当弹体入射角度大于45°时,弹体剩余速度和侵彻深度出现较明显的下降,当入射角度大于65°时,出现弹跳现象。     

等离子射流近场特性的数值模拟

等离子射流点火技术在航空航天、武器工业及民用工业中均有应用。为了探索等离子射流的点火特性,对等离子射流在大气中瞬态膨胀扩展近场特性进行了数值模拟,获得了射流扩展过程中的压力、速度、温度分布以及两相界面演化特性。结果表明:等离子射流扩展过程中,射流近场逐渐形成马赫盘,并伴随射流分叉、聚合现象。正激波上游各参数均不随时间变化,下游参数随时间改变。射流前端面扩展位移计算值与实测值吻合较好。     

轴对称射流气动声场的数值模拟

构造了Kirchhoff积分和CFD计算相结合的算法,采用高精度差分格式对不同喷口马赫数的轴对称射流进行数值模拟,并以此作为近场声源,运用Kirchhoff积分方法研究远场气动噪声.数值结果表明,远场噪声具有方向性,噪声声压在离开对称轴20°处达到最大值.随着传播距离增大,噪声方向性逐渐减弱.     

瞬态碰壁气体射流的数值模拟

稳态气体射流,作为一种典型流体力学现象和重要的工程应用技术,已在实验上和理论上广泛而深入地作过研究,得出了经典性的结果。但对间歇性的瞬态射流或射流开始发展的过渡阶段,尤其是这种射流和壁面的相互作用,迄今还研究很少。不过在某些领域,如内燃机工程中,这种研究有着重要的实际意义。气体射流模型曾用来模拟柴油机中高喷射压力的喷雾,获得相当的成功。而高喷射压力天然气发动机则更需要直接应用瞬态气体射流技术。     

三明治结构量子阱的维数

讨论了无限深和有限深量子阱电子系统的维数.在无限深量子阱中,随着阱宽由大减小到零,量子阱的维数由3单调减小到2;有限深量子阱中,在阱宽较大或阱宽趋于零时,量子阱电子系统的维数都趋近于3,随着阱宽的减小,量子阱的维数呈现出先减小后增大的情况,存在一个维数极小值.     

气固多相同轴射流的数值模拟和实验研究

本文提出了一个新的气固多相流动数学模型(脉动频谱随机颗粒轨道模型),它计及了不同脉动频谱的随机湍流涡团对颗粒扩散的作用,并考虑了颗粒对气体湍流的影响,还通过体积平均方法求出了颗粒的速度场和浓度场。作者采用激光衍射仪和高速变色闪频摄影等方法对气固多相同轴射流进行了实验研究,实验结果和上述模型计算结果吻合较好。最后,对煤粉多相同轴射流进行了预测,得出了令人满意的结果。